在“新工科”建设浪潮中,传统课程体系的碎片化问题日益凸显,知识图谱成为破解课程群结构化难题的关键工具。郑州科技学院以省级重点教改项目为引擎,创新性地以《大学物理》为领航核心,构建覆盖专业类核心课程群的知识图谱,打造“知识-能力-价值”三位一体育人体系与“理实-虚实-基专-思政”四维融合教学模式,并辅以多维度综合评价,为地方应用型本科高校探索出一条“基础引领、专业协同、能力贯通”的特色发展路径。
一、师生共建图谱,重构内容激活课堂
师生共建知识图谱课程,构建从数学基础到大学物理的完整知识体系,并强化大学与中学物理的衔接。图谱分为七大模块:矢量分析(数学基础),力学,电磁学,光学,近代物理、热学(自学)和高中物理,图谱设计注重知识脉络的连贯性,同时结合六个虚拟仿真实验,巩固理论认知,提升实践能力。把高中物理作为一个单元,建立大学物理和中学物理知识点之间的衔接,激活已有认知,弥补基础不同带来的差异,保障目标达成。发动学生自建自改,梳理大学物理知识点之间关联,重构课程内容体系,不断完善知识图谱课程,引导学生思考,增强提出问题的意识。与科技前沿紧密结合,高效打造实体课堂,利用超星学习通,开展“以问题为核心、以任务为驱动”的翻转课堂教学法,有效调动学生学习积极性,提高课程的高阶性。推进多平台互通互融,优质资源共建共享,“大学物理”课程在超星学银在线、国家高等教育智慧教育平台上线,课程访问量达6千万人次,受益学生近2万人。签订示范教学包授权书,被590余所学校引用。与“大学物理实验及仿真”跨课关联,实现优质资源共享,将课堂从课内延展到课外。
二、四维深度融合,资源协同提质增效
图谱的构建深入结合人才培养的目标,充分挖掘和利用资源,实现理实相融、虚实结合、基专协同、悟理思政。组织学生参与,与兄弟院校合作研制多种便携式课堂演示仪器,理论讲解和课堂演示相结合,使抽象理论生动有趣,增强分析解决问题能力。校企合作研制了23个虚拟仿真项目,升级了两个3D虚拟仿真实验项目,提升学生学习体验。开放虚拟仿真实验平台,打破时空限制,随时随地做实验,延展了实体课堂。“大学物理实验及仿真”课程被评为首批国家级一流本科课程,全国直播开课。将“大学物理”理论课与“大学物理实验及仿真”实验课知识图谱课程链接,虚实结合,激发学生的探究精神。了解不同专业对物理的需求,跟踪学生后续学习情况,掌握基础课程对专业课程的支撑作用,根据学情反馈,优化教学设计,持续改进。通过虚拟教研室平台,在全国范围展开物理课程思政大讨论,定期举办课程思政研讨会,强化教师自我修为。课堂上共享全国优秀思政案例,将科技成就、科技人物、学科前沿和物理学故事等、有机融入教学环节,实现“培根铸魂、启智润心”的育人目标,形成可持续发展的教学创新生态。
三、智能评价赋能,动态优化学习路径
在构建知识图谱的过程中,通过专家评审、同行评议等方式,对图谱的完整性、准确性、逻辑性进行评估,确保构建质量。改变传统课程考核重结果轻过程、重理论轻能力的模式,实施“知识点考试、学习过程评估、实践能力考核和科学素养考察”并举的多维综合评价模式,将课前预习、课前测试、线上讨论、课堂互动、章节测验、分组任务、课程思政、期末考试等环节按一定权重纳入考核,增强学生学习内生动力。利用智能化学习平台实时监测学生的学习状态,通过分析学生在线学习的行为数据,预测并识别学生的学习盲点,量身定制最优学习途径,推送符合其当前认知水平的学习资料和习题,提高学习效率。结合知识图谱的动态生成知识点推荐序列,为学生提供更加精准、具体的推荐内容。根据学生对推荐内容的反馈和学习成效,对知识图谱的推荐算法和个性化学习路径进行持续优化。将课程目标和知识点关联起来,大数据统计功能及时反馈学生学习情况,为教学评价提供全面、客观、动态的数据支撑,真正实现以评促学、以评促教的良性循环。
郑州科技学院以大学物理为领航构建专业课程群知识图谱的实践,成功探索出一条“基础学科引领、多学科深度协同、智能化技术赋能”的应用型人才培养新路径。未来,随着多模态数据融合、动态推理等前沿技术的成熟应用,知识图谱必将成为驱动学校数字化转型的核心引擎,有力支撑培养兼具扎实物理基础、精湛专业能力和卓越工程素养的复合型创新人才。